鋼包喂實芯純鈣線試驗研究

1、鋼包喂實芯純鈣包芯線的鋼包喂實芯純鈣包芯線的工業(yè)性試驗研究工業(yè)性試驗研究 杭鋼轉爐煉鋼廠 馬鞍山中冶高新技術公司前言前言 多年來，杭鋼轉爐煉鋼廠鈣處理均采用硅鈣包芯線，實踐表明喂硅鈣包芯線不僅會使鋼水增硅；并且由于芯部的硅鈣是粉狀，鈣易被氧化；另外在儲運和使用過程中，尤其是斷線時，包芯線易產生漏粉現(xiàn)象，從而降低了喂入鋼包的硅鈣包芯線中鈣的有效成分,大量鈣被無謂地被浪費了。因此杭鋼轉爐煉鋼廠與馬鞍山中冶高新技術公司合作，進行了鋼包喂實芯純鈣包芯線的工業(yè)性試驗，取得了顯著的冶金效果和經濟效益。 試驗在杭鋼轉爐煉鋼廠50t鋼包中進行，鋼液深度約為2.2m。在LF精煉后向鋼包中喂入由中冶高新技術公司生

2、產的實芯純鈣包芯線。其指標是：外徑9mm，鋼帶厚0.54mm，實芯純鈣線含鈣（961），純鈣與鋼帶比30：70，包芯線重210gm-1，鈣線重68gm-1。1.試驗條件試驗條件 2.試驗結果試驗結果2.1鈣的收得率鈣的收得率 由于金屬鈣不僅密度?。?01.55gcm3）并且沸點低（1240），因此，鈣加入鋼液中的鈣平均收得率（Ca）是比較低的。 鈣處理技術進步主要特征之一，是隨加鈣工藝的改進，Ca顯著提高。最傳統(tǒng)的投入法，Ca只有15；改進后的壓入法，Ca也只有37；上世紀60年代出現(xiàn)噴粉法，Ca提高到610；上世紀80年代出現(xiàn)的喂硅鈣線法，Ca提高到1018，而采用喂實芯純鈣包芯線，Ca可提

3、高至1730。 根據杭鋼轉爐煉鋼廠對喂硅鈣線的統(tǒng)計，其鈣平均收得率約為10，本次試驗喂實芯純鈣包芯線共17爐，鈣平均收得率高達25.4（見表1）。表表1. 喂實芯純鈣包芯線鈣收得率一覽表喂實芯純鈣包芯線鈣收得率一覽表爐號鋼種喂線量m鋼中鈣含量10-6鈣收得率2-422-4265Mn65Mn100100262620.2120.214-1204-12040Cr40Cr120120343422.0322.034-1724-1727070303033.3233.324-1744-1746565131315.5515.552-922-927272292931.3131.312-942-947070252

4、527.7627.762-1002-1007070161617.7717.771-1401-1407070252522.2122.214-1174-117HCL45HCL45100100272720.9920.994-1224-1229090323227.6427.644-1234-1237070252527.7627.764-1244-1247070404044.4244.424-1274-1277070222224.4324.433-933-93100100262620.2120.213-1413-1417070252527.7627.763-1523-1526060191924.6224

5、.623-1533-1537070212123.3223.32平均平均25.425.42.2. 喂線速度與平均鈣收得率喂線速度與平均鈣收得率 喂線速度是影響鈣收得率的主要參數(shù)，由于同一喂線速度下，鈣的收得率也是波動的。為了了解喂線速度與收得率的關系。統(tǒng)計了不同喂線速度下的鈣平均收得率（見表2，圖1）表表2. 喂線速度與鈣平均收得率喂線速度與鈣平均收得率喂線速度ms-1供鈣速度kg(tmin)-1鈣平均收得率統(tǒng)計爐次爐1.30.10628.6281.51.70.1230.1427.722.00.16420.997（注:供鈣速度根據實芯純鈣線直徑為7.5mm計算。）圖圖1 喂線速度與鈣平均收得率喂

6、線速度與鈣平均收得率3 .鋼包喂實芯純鈣包芯線工藝理論的探鋼包喂實芯純鈣包芯線工藝理論的探討討 3.1、將包芯線喂入鋼液、將包芯線喂入鋼液“盡可能的深處盡可能的深處”的的理論喂線速度問題理論喂線速度問題 包芯線理論喂線速度是指為了提高包芯線中合金的收得率，將包芯線垂直喂入鋼液“盡可能的深處”時才完全熔化的喂線速度。這個鋼液“盡可能的深處”，一般波動在離鋼包底200400 mm處。筆者根據相似理論，把數(shù)學解析方法與試驗方法結合在一起,通過對包芯線喂入鋼液過程傳熱特征的分析，推導理論喂線速度方程式。 3.1.1喂線過程強制對流傳熱系數(shù)喂線過程強制對流傳熱系數(shù)的推導的推導 為了求解對流傳熱系數(shù)，首先

7、根據表征流體速度（）、運動黏度系數(shù)（）和固體物幾何尺寸（D），可求出喂入鋼液的包芯線直徑D=9mm（相對流速約2ms-1）情況下，雷諾準數(shù)Re=501114。然后根據表征流體比熱容（Cp）、動力學黏度系數(shù)（）和熱導率（），可求出普朗特準數(shù)Pr=7.07310-3。再根據有關公式可進一步求出表征對流傳熱強度的努塞爾特準數(shù)u=31.55。在此基礎上，根據 就可求得對流傳熱系數(shù)=103.8 Kj(m2sk) -1 （見圖2） 。 1l圖圖2 喂線的對流傳熱系數(shù)喂線的對流傳熱系數(shù)與包芯線直徑與包芯線直徑D的關系的關系 （T=1873K）3.1.2 3.1.2 理論喂線速度理論喂線速度ve的推導的推導

8、在推導出對流傳熱系數(shù)的數(shù)值以后，根據包芯線的直徑D與芯皮厚度，進一步推導出包芯線熔化時間為： 。根據包芯線喂入深度，可以最終推導出包芯線理論喂線速度為：ve=0.9852 。將試驗條件的參數(shù)代人上式，可得ve= 1.29 ms（見圖3）。試驗數(shù)據表明，實際喂線速度為1.3 ms時，鈣的平均收得率最高，與理論喂線速度基本一致。 5 . 01015. 1DD5 .01DDh圖圖3 3 理論喂線速度與鋼包容量的關系理論喂線速度與鋼包容量的關系 （包芯線 D=9mm，=0.54mm)3.2 鈣平均收得率與供鈣速度（鈣平均收得率與供鈣速度（vCa）關系）關系 實芯純鈣包芯線與鋼水反應比硅鈣包芯線更加激烈

9、，必須控制向鋼水的供鈣速度。從表2，圖4可見，vCa =0.106 Kg(tmin)-1時最好，鈣平均收得率高達28.62；但當vCa0.164 Kg(tmin)-1時，鈣平均收得率大幅度下降至20.99。由此可見，供鈣速度vCa的上限 0.11 Kg(tmin)-1，這與有關資料推薦vCa0.1 Kg(tmin)-1相接近; 但當供鈣速度太低,會延長喂線的作業(yè)時間,一般推薦供鈣速度vCa的下限 0.09 Kg(tmin)-1。 圖圖4供鈣速度與鈣平均收得率關系供鈣速度與鈣平均收得率關系3.3、“理論喂線速度與供鈣速度兼顧理論喂線速度與供鈣速度兼顧”的問題的問題 為了防止供鈣速度過大，使鋼包鋼

10、渣激烈翻騰與飛濺，還必須認真檢驗所使用的實芯純鈣包芯線，在理論喂線速度下的供鈣速度是否控制在0.09-0.11 Kg(tmin) -1之間。這就產生了一個“理論喂線速度與供鈣速度兼顧”的特殊問題?，F(xiàn)以本次試驗所用實芯純鈣包芯線為例，檢驗結果見表3。現(xiàn)討論如下: （1）30t鋼包不宜采用本試驗所用的實芯純鈣包芯線，因為當喂線速度達到理論喂線速度1.03 ms時，其供鈣速度為0.1410.11 Kg(tmin) -1。相應措施是改用直徑更小的實芯純鈣包芯線。 （2）50t鋼包采用本試驗所用的實芯純鈣包芯線比較合適。（3）100t鋼包可采用本試驗的實芯純鈣包芯線，但當達到理論喂線速度1.68 ms時

11、，供鈣速度偏低，僅0.069 Kg(tmin) -1，喂線時間會顯著增加。相應措施是應改用直徑更大的實芯純鈣包芯線，或者改用直徑更小的實芯純鈣包芯線，多根線同時喂入。 表3 供鈣速度檢驗表供鈣速度鋼包容量W t喂線深度h m理論喂線速度 ve ms-1純鈣線徑D mm供鈣速度 vCa Kg(tmin)-1301.61.037.50.141502.01.290.1061002.61.680.0694. 經濟效益經濟效益 與杭鋼轉爐煉鋼廠原使用CaSi包芯線相比，由于鈣的收得率大幅提高，包芯線平均喂線量從233.5 m爐降至78.6 m爐，喂實芯純鈣包芯線平均喂線量只有喂CaSi包芯線的13左右。鋼液中平均鈣含量從22.310-6增加至25.310-6。根據杭鋼不同原材料的價格，另外考慮為喂CaSi線相應減少硅鐵合金消耗等，經計算降低成本為7.3元噸。試驗后，經杭鋼研究決定，喂實芯純鈣包芯線技術在杭鋼轉爐煉鋼廠全面推廣，納入正常生產工藝。5. 結論結論（1） 向鋼包喂實芯純鈣包芯線，鈣的平均收得率大幅提高至25.4，經濟效益顯著提高，可降低鈣處理成本為7.3元噸。（2）喂